JPH0674728B2 - デイ−ゼル排出ガス浄化装置におけるバ−ナエア制御システム - Google Patents

デイ−ゼル排出ガス浄化装置におけるバ−ナエア制御システム

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JPH0674728B2
JPH0674728B2 JP12878283A JP12878283A JPH0674728B2 JP H0674728 B2 JPH0674728 B2 JP H0674728B2 JP 12878283 A JP12878283 A JP 12878283A JP 12878283 A JP12878283 A JP 12878283A JP H0674728 B2 JPH0674728 B2 JP H0674728B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ディーゼル排出ガス浄化装置におけるバー
ナエア制御システムに関する。
ディーゼルエンジンの排出ガス中には、ディーゼルパテ
ィキュレートと呼ばれるHCを主成分とする微粒子が含ま
れている。この微粒子は、エンジンの高速回転時には、
排気ガス温度が比較的高いのでこれによって自然燃焼す
るが、エンジンの低速回転時には、燃焼されずにそのま
ま大気中に放出される。このディーゼルパティキュレー
トによる大気汚染を防止するために、排気管途中にセラ
ミックやガラスウール製のフィルタを設けてこれにディ
ーゼルパティキュレートを捕集させるようにしている。
このディーゼルパティキュレートフィルタは、長時間の
使用により目詰まりを起こすので、これをときどき掃除
する必要がある。この掃除は、一般にはフィルタに高温
ガスを吹きつけて、ディーゼルパティキュレートを燃焼
させることにより行なわれる。このような技術は、例え
ば特開昭54-12029号公報、特開昭55-131518号公報等に
示されている。
このようなディーゼルパティキュレート燃焼システムに
おける最近の成果は、ディーゼルパティキュレートフィ
ルタの上流側にバーナを設け、このバーナに燃料および
一次エア、二次エアを送って点火し、その火炎によって
パティキュレートを燃焼させる技術である。一次エアは
燃料を霧化させるためのもので、高圧を必要とするが流
量は小さくてよい。二次エアは霧化した燃料を燃やすた
めのもので、圧力は低くてもよいが流量は比較的多く必
要とする。このため従来は、吐出容量の異なる二個のベ
ーン形エアポンプを使用してバーナに空気を送ってい
た。
この発明の目的は、このようなディーゼル排出ガス浄化
装置において、システム全体としての小型化およびコス
トダウンを図ったバーナエア制御システムを提供するこ
とにある。
この発明によるバーナエア制御システムは、1個の大流
量高吐出圧の容積形エアポンプを使用するとともに、こ
れを必要な流量および吐出圧を確保しながら、一次エア
側と二次エア側とに分配することを特徴とする。以下、
この発明を添付図面を参照して説明する。
第1図には、この発明が適用されたディーゼル排出ガス
浄化装置の一例が示されている。エンジン1のシリンダ
2内には、エアクリーナ3によって浄化された空気が、
ターボチャージャ4のコンプレッサ5に加圧されて吸気
管6内を通って送り込まれる。シリンダ2内の空気がピ
ストン7によって加圧され温度を高められると、そこに
噴射ノズル8によって燃料が噴射され、これが自己着火
してピストン7を押し下げる。再びピストン7が上昇す
ると、排気管9を閉じているバルブが開いて、排出ガス
を排気管9を通じて送りだす。排出ガスは、途中でター
ボチャージャ4のタービン10を回わしてこれと同軸のコ
ンプレッサ5を回わし、これによりクリーナ3から取り
入れた空気を過給して吸気管6内に送る。タービン10を
通った排出ガスは、排気導管11からディーゼルパティキ
ュレートフィルタ(以下DPFと略す。)12を通って浄化
され、マフラを通った後、大気中に放出される。
DPFシステムは、DPF12の上流側に排気導管11から分岐し
て設けられたバーナ13を有し、このバーナ13には、DPF1
2に捕集されたディーゼルパティキュレートを燃焼させ
るために、燃料と一次エアおよび二次エアが供給され
る。燃料は、エンジンシリンダ2に供給される燃料と同
じもので、燃料噴射ポンプ14から燃料圧調整器15および
燃料制御弁16を通じて燃料噴射ノズル17に送られる。燃
料噴射ノズル17にはまた、1個の大流量高吐出圧の容積
形エアポンプ18からパイプ手段19によって分岐された一
次エアが供給される。ノズル17に送られてきた燃料は、
この一次エアによりバーナ13内に霧状に放出される。バ
ーナ13にはまた、同じくパイプ手段19により分岐された
二次エアが供給され、バーナ13内の霧化された燃料は、
イグニションコイル20の助けを借りて着火する。この燃
焼による高温ガスが、DPF12に捕集されたディーゼルパ
ティキュレートを燃やしてDPF12を清掃する。このDPF清
掃は、、アイドリング時に行なわれ、エンジンシリンダ
2からの排出ガスは、排気切換弁21がこのときダイヤフ
ラム22によって排気導管11を閉じるので、排気バイパス
23を通じてマフラに導かれる。これは、エンジンシリン
ダ2からの排出ガスが、バーナ13内の燃焼条件を変化さ
せるのを防止するための措置である。
この発明に使用される一次エアおよび二次エア供給用の
容積形エアポンプは、通常第2図に示すようなPQ特性を
もっており、吐出量Qを絞れば絞るほど吐出圧Pが高く
なる特性をもっている。そして従来は、一次エアは小流
量高吐出圧を要するので、破線で示す特性を有する一次
エアポンプをA点(P1,Q1)で使用し、二次エアは大流
量低吐出圧を要するので、実線で示す特性を有する二次
エアポンプをB点(P2,Q2)で使用していた。これに対
し、この発明においては一点鎖線で示す特性を有する共
通のエアポンプをC点(P1,Q3)で使用し、これを一次
エアおよび二次エアに分配して使用している。このため
このポンプは、一次エアが必要とする高吐出圧と二次エ
アが必要とする大流量をまかなえる大きさを持ってい
る。
C点における吐出圧P1を得るために、この発明では、第
1図に示すように分岐用パイプ手段19の分岐点下流側の
一次エア側流路19aにオリフィス24を設け、二次エア側
流路19bにオリフィス25を設けている。この両オリフィ
ス24,25の絞りにより必要な吐出圧P1を得ている。また
一次エア側に必要とする流量Q1および二次エア側に必要
な流量Q2の流量Q3(=Q1+Q2)からの分配は、それぞれ
のオリフィス24,25の面積比を適正に定められることに
より得ている。これにより、二次エア側流路19bには高
吐出圧P1および大流量Q2の空気が流れることになるが、
二次エアは、バーナ13内の霧状燃料を燃やすために役立
てられるので問題ない。
第1図に示す実施例においては、しかしながらエアポン
プ18の性能のばらつきやバーナ13側の要求変化に対応に
余裕がない。例えば高地走行の場合のように、大気圧が
低下するとエアポンプ18からは同じ体積流量の空気が吐
出されるが、空気密度が低下しているので空気の重量流
量も低下し、その分だけ余計に空気を送ってやる必要が
ある。第3図に示すこの発明の別の実施例においては一
次エア側流路19aのオリフィス24の下流に圧力調整弁26
が設けられ、二次エア側流路19bのオリフィス25の下流
に流量制御弁27が設けられている。
圧力調整弁26には、ダイヤフラム28により二分割された
それぞれの部屋29,30に、定圧弁CPVからの圧力および一
次エア側流路19aの上流圧が加えられる。圧力調整弁26
の上流圧が何らかの理由により上昇すると、ダイヤフラ
ム28がばね31の押圧力に抗して押し上げられる。これに
より弁32が開くので流路19内の空気の一部が大気中に放
出されて流路19内の圧力が下がる。ばね31を設けた部屋
29内には定圧弁CPVから絶対一定圧が加えられているの
で、流路19a内の圧力が定められた圧力に戻ると、弁32
が閉じてその流路19a内圧力をその値に保持する。定圧
弁CPVは、燃料噴射システムに用いられているものを利
用する。
一方、流量制御弁27には、ダイヤフラム33によって二分
割された上の部屋34に同じく定圧弁CPVからの圧力が加
えられ、下の部屋35には大気圧が加えられる。高地走行
の場合に大気圧が下がると、上の部屋34に設けられたば
ね36の押圧力によって、弁37が押されて弁開度を大きく
し、流路面積が大きくなって多くの空気がバーナ13に供
給される。したがって大気圧が低下してもバーナ13に必
要な空気重量流量が確保される。低地走行に戻ると、定
圧弁CPVからの絶対一定圧によって弁37が元の開度に戻
る。
第4図に示すこの発明のさらに別の実施例においては、
一次エア側流路19aに圧力調整弁26を同じ制御目的で設
けるとともに、二次エア側流路19bには、流量制御弁27
の他に逃がし弁38と真空調整弁39とが設けられている。
逃がし弁38は、圧力調整弁26と同じ構造のものである
が、ダイヤフラム40で仕切られた上の部屋41には真空ポ
ンプからの負圧が加えられ、下の部屋42には大気圧が加
えられている。真空調整弁39のダイヤフラム43で仕切ら
れている上の部屋44には流量制御弁27の上流圧が加えら
れ、下の部屋45には流量制御弁27の下流圧が加えられて
いる。またダイヤフラム43は、逃がし弁38の上部部屋41
に通じる導管46の端部が対向している。
上記実施例のように二次エアの流量を大気圧の変動に応
じて制御しても、その制御したことによりまたは大気圧
が変化したこと等により、流路19bの上流圧が変化する
と結果としてバーナへの流量が変化してしまう。そこで
この実施例においては、流量制御弁27の上流圧と下流圧
との差圧を常に一定に保って、バーナへの流量を常に安
定的に保つようになっている。すなわち、流量制御弁27
の上流圧が上昇すると、真空調整弁39のダイヤフラム43
が押し下げられて真空導管46の端部を塞ぐ。これにより
真空ポンプからの全負圧が逃がし弁38の上部部屋41にか
かるので、ダイヤフラム40が吸引されて弁47が持ち上げ
られ、制御弁27上流側の空気の一部を大気中に放出して
その圧力を低下させる。この上流圧が低下すると、真空
調整弁39のダイヤフラム43が下部部屋45に設けられたば
ね48の押圧力により押し戻され、真空導管46の端部が開
いて真空が洩れるので、逃がし弁38のダイヤフラム40が
ばね49の押圧力により押し下げられて弁47がその弁座を
閉じる。このようにして、制御弁27の上流圧と下流圧と
の差圧が常に一定に保たれ、制御弁27による流量制御が
正確に行なわれる。
このような一次エア側流路19aの圧力調整弁26による圧
力調整および二次エア側流路19bの流量制御弁27等によ
る流量制御を行なう場合は、エアポンプ18の容量をその
捨てる分すなわち調整分だけ大目に設定しておく必要が
ある。また、一次エア側流路19aに設けるオリフィス24
は、実際の装置には燃料噴射ノズル17の燃料噴射孔がオ
リフィスになっているので、必ずしも必要なものではな
い。もしこのオリフィス24を設ける場合は、その孔径は
噴射ノズル17先端のオリフィス径よりも十分に大きくし
て、逃がし弁38により空気を逃がした場合にもバーナへ
は必要な流量Q2が得られるようにする。また二次エア側
のオリフィス25は、流量制御弁27が過大な空気を通過さ
せてもオリフィス25上流側には、一次エア側に必要な吐
出圧P1が得られるようにその孔径を設定する。さらにま
た、両オリフィス24,25の分岐点上流側にオーバブース
トバルブを設けて、そこが何らかの理由により高過給圧
すなわちオーバブーストになったときにこれを逃がすよ
うにすれば、消費電力およびポンプ耐久性における不利
を補うことができる。
次にこの発明に使用される共用形のエアポンプ18につい
て第5図を参照して説明する。エアポンプ18は、駆動源
であるモータ50、ベーンポンプ51、エアフィルタ52から
なっている。モータ50自体の構造は、従来のエアポンプ
に使用されている直流モータと同様である。すなわち、
ステータ53、ロータ54、回転軸55、軸受56,57、整流子5
8、ブラス59、ブラシ保持器60、リード線61、ハウジン
グ62、取付ブラケット63等からなる。モータ50の一側部
に設けられたベーンポンプ51は、回りをハウジング64に
よっておよび両側を側板65,66によって囲まれている。
ベーンポンプ51は、第6図にその横断面を示すように、
ハウジング64内に嵌合されたライナ67、このライナ67に
対し偏心してモータ回転軸55にねじ結合されたベーンロ
ータ68、このベーンロータ68に放射方向に摺動可能に設
けられた三枚のベーン69,70,71および圧縮空気が冷却さ
れたときに発生するドレンを除去するためのドレンニッ
プル72等を有している。エアフィルタ52は、フィルタエ
レメント73と、これを覆い通気孔74を有するカバー75
と、このカバー75をパイプ76を介してベーンポンプの側
板66に取り付けるためのねじ77とからなっている。
モータ50が回転を始めるとベーンロータ68も回転し、各
ベーン69,70,71が遠心力により外方に飛び出して、その
先端部がライナ67の内周面に沿って摺動する。ベーンロ
ータ68は、ライナ67に対し偏心してそこに空間78が形成
されているので、この空間78が各ベーン69,70,71によっ
て仕切られ、吸入口79を通じてエアフィルタ52内から導
入された空気が、ベーン69,70,71に順次圧縮されて吐出
口80から吐出される。
以上のように、この発明のバーナエア制御システムによ
れば、1個のエアポンプを使用して一次エアおよび二次
エアを分配制御するようにしたので、装置全体が小型化
されて車両搭載性が良くなり、コストも低減させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、この発明が適用されたディーゼル排出ガス浄
化装置の一例を示す空気圧回路図、第2図は、この発明
に使用される容積形エアポンプの特性を示すグラフ、第
3図は、この発明の別の実施例を示す空気圧回路図、第
4図は、この発明のさらに別の実施例を示す空気圧回路
図、第5図は、この発明に使用されるエアポンプの一例
を示す縦断面図、第6図は、第5図のVI−VI線に沿って
切断した横断面図である。 1……エンジン、3……エアクリーナ、4……ターボチ
ャージャ、12……ディーゼルパティキュレートフィル
タ、13……バーナ、14……燃料噴射ポンプ、15……燃料
圧調整器、16……燃料制御弁、17……燃料噴射ノズル、
18……エアポンプ、19……分岐用パイプ手段、20……イ
グニションコイル、24,25……オリフィス、26……圧力
調整弁、27……流量制御弁、38……逃が弁、39……真空
調整弁、50……モータ、51……ベーンポンプ、52……エ
アフィルタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久米 建夫 京都府京都市右京区太秦巽町1番地 三菱 自動車工業株式会社京都製作所内 (56)参考文献 特開 昭60−19908(JP,A) 特公 平5−50567(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ディーゼルパティキュレートフィルタに捕
    集されたディーゼルパティキュレートを燃料と一次エア
    および二次エアを供給されたバーナによって燃焼させる
    ディーゼル排出ガス浄化装置において、1個の大流量高
    吐出圧の容積形エアポンプと、前記エアポンプから前記
    バーナへの流路を途中から一次エア側と二次エア側とに
    分岐するためのパイプ手段と、前記分岐された一次エア
    側流路および二次エア側流路の分岐点下流側にそれぞれ
    設けられたオリフィスとを有し、前記両オリフィスによ
    って前記一次エア側流路に必要な吐出圧を得るととも
    に、前記両オリフィスの面積比によって前記一次エア側
    および二次エア側流路にそれぞれ必要な流量を得ること
    を特徴とするバーナエア制御システム。
JP12878283A 1983-07-15 1983-07-15 デイ−ゼル排出ガス浄化装置におけるバ−ナエア制御システム Expired - Lifetime JPH0674728B2 (ja)

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JPS6111413A (ja) * 1984-06-26 1986-01-18 Mitsubishi Motors Corp デイ−ゼルパテイキユレ−トフイルタの再生装置
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